高中物理-實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：物體僅在重力作用下是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)

1、物體僅在重力作用下是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)閩侯一中 陳 楓電火花計(jì)時(shí)器紙帶夾子重物探究?jī)H在重力作用物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1、要驗(yàn)證重物在自由下落過(guò)程中機(jī)械能保持不變,則只要驗(yàn)證:它的重力勢(shì)能的減少等于動(dòng)能的增加量。 2、設(shè)物體的質(zhì)量為m，下落距離為hn時(shí)物體的瞬時(shí)速度為V，則勢(shì)能減少mghn，h2h3h4h5h6h7h121mv2n3、下落距離為hn時(shí)物體的瞬時(shí)速度為：Vn=(hn+1hn1) / (2T)，由此可算出相應(yīng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)能01234657V2V3V4V5V6 4、比較mghn與 是否相等 ，21mv2n如圖所示任選一參考面，設(shè)各計(jì)數(shù)點(diǎn)到參考面的高度分別為H0、 H1、 H2、 H3、

2、 H4、H5、 H6、 H7、設(shè)物體的質(zhì)量為m，物體在計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6處的瞬時(shí)速度分別為V2、 V3、 V4、 V5、 V6任選一參考面012346V0=0H021mv2mgH0 + 0 =5H1H2H3H4H5H7H67V2V3V4V5V6V2 =（H1H3）/ （2T）V3=（H2H4）/ （2T）V4=（H3H5）/ （2T）V5=（H4H6）/ （2T）V6=（H5H7）/ （2T）目標(biāo)：要證明各處的機(jī)械能是否相等？21mv2mgH2 + 2 21mv2= mgH3 + 3 21mv2= mgH4 + 4 21mv2= mgH5 + 5 ？ 21mv2mg（H0 H2）= 2

3、021mv221mv2mg（H0 H3）= 3 021mv221mv2mg（H0 H4）= 4 021mv221mv2mg（H0 H5）= 5 021mv2減少的勢(shì)能增加的動(dòng)能？21mv2mgh2 = 2 021mv2h221mv2Mgh3 = 3 021mv2任選一參考面H0H1H2H3H4H5H6H7012346V0=057V2V3V4V5V6 h3h421mv2Mgh4 = 4 021mv2h521mv2Mgh5 = 5 021mv2h6h7h121mv2mg（H0 H2）= 2 021mv221mv2mg（H0 H3）= 3 021mv221mv2mg（H0 H4）= 4 021mv2

4、21mv2mg（H0 H5）= 5 021mv2減少的勢(shì)能增加的動(dòng)能？21mv2Mgh6 = 6 021mv2 由此可得比較實(shí)用的方法是測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到開(kāi)始下落點(diǎn)的距離（即對(duì)應(yīng)的下降的高度）由此再求出求出各計(jì)數(shù)的瞬時(shí)速度，即可進(jìn)行計(jì)算與驗(yàn)證。V2 =（h3h1）/ （2T）V3=（h4h2）/ （2T）V4=（h5h3）/ （2T）V5=（h6h4）/ （2T）V6=（h7h5）/ （2T）電火花計(jì)時(shí)器夾子重物實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：一、安裝儀器：1、把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直地固定的在鐵架臺(tái)上。2、接上電源（電鍵未打開(kāi)）。3、讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。4、把重物夾在紙帶的下端。二、測(cè)量數(shù)據(jù)：5、拉直紙帶，并讓重

5、物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。6、打開(kāi)電源，放開(kāi)紙帶。 7、斷開(kāi)電源，換上新的紙帶。8、再打開(kāi)電源，放開(kāi)紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)幾次。 9、選出所打的點(diǎn)比較清距離按照勻變速規(guī)律變化的紙帶進(jìn)行測(cè)量。（可以測(cè)一下第一、二點(diǎn)之間的距離d12是否接近2mm）2mms12=gt2/2100.022/2=2103(m)=2mm三、數(shù)據(jù)處理（驗(yàn)證）：實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：三、數(shù)據(jù)處理（驗(yàn)證）：h2h3h4h5h6h7h101234657 1、選計(jì)數(shù)點(diǎn)。（）選定第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)。（）在兩點(diǎn)間距離較大處開(kāi)始依次選定計(jì)數(shù)點(diǎn)、（0、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離不能太小否則在測(cè)量中會(huì)引起較大的誤差）、測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)、到點(diǎn)的距離。、計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)、的速度。V2 =

6、（h3h1）/ （2T）V3=（h4h2）/ （2T）V4=（h5h3）/ （2T）V5=（h6h4）/ （2T）V6=（h7h5）/ （2T）、比較對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)處減少的勢(shì)能mghn與增加的動(dòng)能是否相等。21mv2n實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體在自由下落中機(jī)械能守恒。物體在自由下落中機(jī)械能守恒。數(shù)據(jù)記錄表格數(shù)據(jù)記錄表格計(jì)數(shù)點(diǎn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)到點(diǎn)的離（s/m）各計(jì)數(shù)點(diǎn)處物體的速度（s/m）物體減少的勢(shì)能 （mghn）h1h2h3h4h5h6h7物體f增加的動(dòng)能 （mn）v2v3v4v5v6mgh2mgh3mgh4mgh5mgh621m v2221mv2321m v2421mv2521mv26誤差分析：誤差分析

7、：、如果考慮到重物帶著紙帶下落中總是會(huì)受到一定的阻力，由此引起的誤差對(duì)結(jié)果有什么引響？它是屬于偶然誤差還時(shí)系統(tǒng)誤差？、長(zhǎng)度測(cè)量的誤差。、時(shí)間測(cè)量的誤差。方法創(chuàng)新：方法創(chuàng)新： 1、由于測(cè)量不可避免地會(huì)有誤差，因此所計(jì)算出的動(dòng)能的減少量與勢(shì)能增加量一般是不相等的，哪么我們?cè)鯓硬拍軘喽ㄋ鼈冊(cè)谡`差充許的范圍內(nèi)是相等的從而認(rèn)定如果測(cè)量沒(méi)有誤差它們應(yīng)該是相等的？ 2、如果所選用紙帶沒(méi)有馬上處理，不慎紙帶上含有第一個(gè)點(diǎn)的一小部分殘缺了。問(wèn)我們還能利用這條紙帶進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律嗎？如果不行請(qǐng)說(shuō)明理由，如果行請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明驗(yàn)證的方法。 3、可以利用本實(shí)際所打出的紙帶測(cè)重力加速度。數(shù)據(jù)記錄表格數(shù)據(jù)記錄表格計(jì)數(shù)點(diǎn)各

8、計(jì)數(shù)點(diǎn)到點(diǎn)的離（s/m）各計(jì)數(shù)點(diǎn)處物體的速度（s/m）物體減少的勢(shì)能 （mghn）h1h2h3h4h5h6h7物體f增加的動(dòng)能 （mn）v2v3v4v5v60.693m0.941m1.231m1.559m1.922m0.686m0.932m1.223m1.551m1.915m0.686m0.6930.686m=0.007/0.693=0.0102=1.02%0.932m0.9410.932m=0.009/0.932=0.0097=0.97%數(shù)據(jù)處理方法2：h2h3h4h5h6h7h11234657 1、選計(jì)數(shù)點(diǎn)。（）任選一個(gè)定點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)0。（）在兩點(diǎn)間距離較大處開(kāi)始依次選定計(jì)數(shù)點(diǎn)、（0、計(jì)數(shù)點(diǎn)

9、間距離不能太小否則在測(cè)量中會(huì)引起較大的誤差）、測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)、到點(diǎn)的距離。、計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)、的速度。V2 =（h3h1）/ （2T）V3=（h4h2）/ （2T）V4=（h5h3）/ （2T）V5=（h6h4）/ （2T）V6=（h7h5）/ （2T）、以計(jì)數(shù)2點(diǎn)為參考點(diǎn)。5、計(jì)算其余各點(diǎn)與之動(dòng)能的增加量： 21mv2n21mv226、計(jì)算其余各點(diǎn)與之勢(shì)能的減少量：mg（hn h2）7、比較各點(diǎn)的勢(shì)能減少量：mg（hn h2）與動(dòng)能的增加量 是否相等 21mv2n21mv22。0（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦阻力。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的面必須與水平面垂

10、直）（2）必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后才能松開(kāi)紙帶讓重錘下落。（3）紙帶上端最好不要懸空提著，可使手臂靠著某處（但不要靠在鐵架臺(tái)上），保證重物下落的初速度為零，使紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的一個(gè)小點(diǎn)。改進(jìn)方法：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的上方一定距離處再固定一個(gè)鐵夾，夾住紙帶的上端，以代替手。電火花計(jì)時(shí)器紙帶夾子重物 （4）測(cè)量下落高度時(shí)，都必須從起始點(diǎn)算起，不能搞錯(cuò)為了減小測(cè)量h值的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些，紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng)，約40cm即可。（5）因計(jì)算動(dòng)能與勢(shì)能時(shí)都有質(zhì)量的因子m，因此在驗(yàn)證中不需要測(cè)出重物的質(zhì)量。（6）固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，要讓重錘伸出桌面以外，保證它下落中不會(huì)打在

11、桌子或鐵架臺(tái)上，但固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的夾子也不可伸出太長(zhǎng)，以防鐵架臺(tái)翻倒。（7）重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，所以動(dòng)能的增加量Ek必定稍小于勢(shì)能的減少量EP 。（系統(tǒng)誤差）（8）在驗(yàn)證中，不可用V n=gtn來(lái)計(jì)算各處的速度。如圖所示任選一參考面，設(shè)各計(jì)數(shù)點(diǎn)到參考面的高度分別為H0、 H1、 H2、 H3、 H4、H5、 H6、 H7、設(shè)物體的質(zhì)量為m，物體在計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6處的瞬時(shí)速度分別為V2、 V3、 V4、 V5、 V6任選一參考面012346V0=0H021mv2mgH0 + 0 =5H1H2H3H4H5H7H67V2V3V4V5V6V2 =（H1H3）/ （2T）V3=（H2H4）/ （2T）V4=（H3H5）/ （2T）V5=（H4H6）/ （2T）V6=（H5H7）/ （2T）目標(biāo)：要證明各處的機(jī)械能是否相等？21mv2mgH2 + 2 21mv2= mgH3 + 3 21mv2= mgH4 + 4 21mv2= mgH5 + 5 ？ 21mv2mg（H0 H2）= 2 021mv221mv2mg（H0 H3）= 3 021mv221mv2mg（H0 H4）= 4 021mv221mv2mg（H0 H5）= 5 021mv2減少的勢(shì)能增加的動(dòng)能？數(shù)據(jù)記錄